O polietileno reticulado (XLPE) tem sido amplamente aplicado para materiais de isolamento de cabos de alta tensão devido às suas excelentes propriedades elétricas e mecânicas. A reação de reticulação de peróxido é o processo tradicional usado para a síntese do isolamento de cabos de polietileno de alta tensão; no entanto, esse processo tem várias desvantagens (e.g., baixa velocidade de produção, alto consumo de energia, pré-reticulação do material na superfície da matriz de extrusão durante longos períodos de produção).
O processo de reticulação por radiação ultravioleta (UV) pode se tornar um candidato para a fabricação do material de cabo de alta tensão XLPE. Com o auxílio de um fotoiniciador, a energia UV pode penetrar facilmente na parede de isolamento e induzir a reticulação quando a parede isolante é transparente porque os cristais de polietileno derretem após o aquecimento por extrusão.
As vantagens do cruzamento UV em comparação com o processo tradicional incluem alta velocidade de processamento, pequena zona de radiação, economia de energia e a produção não é termossensível. Investigações experimentais mostraram que a taxa da reação de reticulação da radiação UV não é influenciada apenas pela potência, espectro de radiação da lâmpada de mercúrio e sistema híbrido de diodo emissor de luz UV (LED), mas também pelo tipo e conteúdo do fotoiniciador e reticulador .
Com o uso do reticulador multifuncional isocianurato de trialilo (TAIC), o processo de reticulação do polietilenoatravés daA radiação UV pode ser tão rápida quanto milissegundos, enquanto a taxa de reticulação é apenas na escala de tempo minuto com o uso de apenas fotoiniciador.
Contudo, o mecanismo de reação da reticulação de polietilenoatravés daA radiação UV nos níveis atômico e molecular não é muito clara até o momento, principalmente com o uso de um reticulador. Portanto, para elucidar as reações químicas que ocorrem durante a reticulação por radiação UV do polietileno para o desenvolvimento de materiais de parede de isolamento para cabos de alta tensão, o papel desempenhado pelo reticulador deve ser claramente entendido.
Sob um campo elétrico alto e divergente, a descarga parcial e a falha no isolamento são frequentemente iniciadas por arborização elétrica.
A tensão nominal dos cabos de energia isolados com XLPE é limitada a 500 kV, embora o XLPE seja fabricado com tecnologia super limpa. A pesquisa mostrou que alguns compostos aromáticos policíclicos orgânicos ou aqueles com estruturas do tipo benzofenona, que servem como estabilizadores de tensão, podem aumentar efetivamente a resistência ao arborização elétrica.
Usando estudos teóricos, nosso grupo elucidou os mecanismos dos compostos carbonílicos aromáticos como estabilizadores de tensão para aumentar a resistência à ruptura elétrica do XLPE em 2013. A acetofenona é um exemplo de um composto carbonil aromático que pode funcionar como estabilizador de tensão; no entanto, migra facilmente para fora da matriz polimérica. Assim, compostos do tipo carbonil e benzil aromáticos com uma cadeia alcoxi maior podem efetivamente aumentar a compatibilidade com a matriz de polietileno e melhorar significativamente o nível de iniciação de arborização elétrica.
Isso nos inspirou a investigar se as cadeias de polietileno podem ser enxertadas com moléculas estabilizadoras de tensão para produzir produtos estacionários durante o processo de reticulação por radiação UV para a fabricação de materiais de isolamento XLPE com desempenho de isolamento permanente.